Légende: Vue d'artiste du quasar 3C 279. Kornmesser
Une équipe internationale d'astronomes a observé le cœur d'un quasar lointain avec une netteté sans précédent, deux millions de fois plus fine que la vision humaine. Les observations, faites en connectant pour la première fois le télescope de l'Atacama Pathfinder Experiment (APEX) à deux autres sur différents continents, sont une étape cruciale vers l'objectif scientifique dramatique du projet «Event Horizon Telescope»: imager les trous noirs supermassifs au centre de notre propre galaxie et d'autres.
Les astronomes ont connecté APEX, au Chili, au réseau submillimétrique (SMA) à Hawaï, aux États-Unis, et au télescope submillimétrique (SMT), en Arizona, aux États-Unis. Ils ont pu faire l'observation directe la plus nette jamais vue du centre d'une galaxie éloignée, le brillant quasar 3C 279, qui contient un trou noir supermassif d'une masse environ un milliard de fois celle du Soleil, et est si loin de la Terre que son la lumière a mis plus de 5 milliards d'années à nous parvenir. APEX est une collaboration entre l'Institut Max Planck de radioastronomie (MPIfR), l'Observatoire spatial Onsala (OSO) et l'ESO. APEX est exploité par l'ESO.
Les télescopes ont été reliés en utilisant une technique connue sous le nom d'interférométrie à très longue ligne de base (VLBI). Les télescopes plus grands peuvent faire des observations plus nettes, et l'interférométrie permet à plusieurs télescopes d'agir comme un seul télescope aussi grand que la séparation - ou «ligne de base» - entre eux. En utilisant VLBI, les observations les plus nettes peuvent être obtenues en rendant la séparation entre les télescopes aussi grande que possible. Pour leurs observations de quasar, l'équipe a utilisé les trois télescopes pour créer un interféromètre avec des longueurs de base transcontinentales de 9447 km du Chili à Hawaï, 7174 km du Chili à l'Arizona et 4627 km de l'Arizona à Hawaï. La connexion de l'APEX au Chili au réseau était cruciale, car elle constituait la base de référence la plus longue.
Les observations ont été faites dans des ondes radio d'une longueur d'onde de 1,3 millimètres. C'est la première fois que des observations à une longueur d'onde aussi courte que celle-ci ont été faites en utilisant des lignes de base aussi longues. Les observations ont atteint une netteté, ou résolution angulaire, de seulement 28 microarcsecondes - environ 8 milliardièmes de degré. Cela représente la capacité de distinguer des détails incroyablement deux millions de fois plus nets que la vision humaine. Des observations aussi nettes peuvent sonder des échelles inférieures à une année-lumière à travers le quasar - une réalisation remarquable pour une cible qui se trouve à des milliards d'années-lumière.
Les observations représentent une nouvelle étape vers l'imagerie des trous noirs supermassifs et des régions qui les entourent. À l'avenir, il est prévu de connecter encore plus de télescopes de cette manière pour créer le soi-disant télescope Event Horizon. Le télescope Event Horizon sera en mesure d'imaginer l'ombre du trou noir supermassif au centre de notre galaxie de la Voie lactée, ainsi que d'autres dans les galaxies voisines. L'ombre - une région sombre vue sur un fond plus lumineux - est causée par la flexion de la lumière par le trou noir, et serait la première preuve d'observation directe de l'existence d'un horizon d'événements d'un trou noir, la limite à l'intérieur de laquelle même pas la lumière peut s'échapper.
L'expérience marque la première fois que l'APEX participe aux observations du VLBI et est l'aboutissement de trois années de dur labeur sur le site de haute altitude de l'APEX sur le plateau de 5000 mètres de Chajnantor dans les Andes chiliennes, où la pression atmosphérique n'est que d'environ la moitié qu'au niveau de la mer. Pour préparer APEX au VLBI, des scientifiques allemands et suédois ont installé de nouveaux systèmes d'acquisition de données numériques, une horloge atomique très précise et des enregistreurs de données sous pression capables d'enregistrer 4 gigabits par seconde pendant de nombreuses heures dans des conditions environnementales difficiles. Les données - 4 téraoctets de chaque télescope - ont été expédiées en Allemagne sur des disques durs et traitées à l'Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn.
L'ajout réussi d'APEX est également important pour une autre raison. Il partage son emplacement et de nombreux aspects de sa technologie avec le nouveau télescope Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). ALMA est actuellement en construction et comprendra finalement 54 assiettes de 12 mètres de diamètre identique à APEX, plus 12 assiettes plus petites de 7 mètres de diamètre. La possibilité de connecter ALMA au réseau est actuellement à l'étude. Avec la zone de collecte des plats ALMA considérablement augmentée, les observations pourraient atteindre une sensibilité 10 fois supérieure à ces tests initiaux. Cela mettrait l'ombre du trou noir supermassif de la Voie lactée à portée de main pour de futures observations.
